專利名稱：廠壩分離式水電站的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水電站整體布局結構，特別適用于施工期限短、投資少的水電站。
背景技術：
水電站是將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設施，包括為利用水能生產(chǎn)電能而興建的一系列水電站建筑物及裝設的各種水電站設備，一般由水工建筑物、廠房、發(fā)電動力裝置、電工一次系統(tǒng)、電工二次系統(tǒng)等部分組成。壅水建筑物、引水建筑物、泄洪 建筑物均為水工建筑物，發(fā)電動力裝置包括水輪發(fā)電機組和主廠房中一些輔助設備，利用這些建筑物集中天然水流的落差形成水頭，匯集、調(diào)節(jié)天然水流的流量，并將它輸向水輪機，經(jīng)水輪機與發(fā)電機的聯(lián)合運轉(zhuǎn)，將集中的水能轉(zhuǎn)換為電能，再經(jīng)變壓器、開關站和輸電線路等將電能輸入電網(wǎng)。堤壩式水電站的主要水工建筑物，核心建筑為大壩。大壩可分為混凝土壩和土石材料壩。大、中型水電站都采用混凝土壩，以保證足夠的強度和壽命，水電站的基建投資大部分用于攔河筑大壩上(具體百分比隨壩址地形、河道條件等多項因素而定)。傳統(tǒng)堤壩式水電站中的廠房、泄洪閘和船閘三大建筑物在平面布置上是垂直水流方向布置的，三者捆綁在一起，特別是泄洪閘建在鋼筋砼壩上部，使得主河床部位大壩必須深挖基礎，從而導致體積龐大，為了在建造龐大的砼圍堰時不停止施工并且安全渡過洪水期，大型水電站的圍堰內(nèi)施工工期常常多達數(shù)年，甚至將近10年之久。現(xiàn)在盛行的砼面板堆石壩平面布置，主河床用砼堆石壩，為把水庫延伸到壩下游，因而發(fā)電引水隧道洞口設在壩上游，電廠設在壩下游或山體內(nèi)。此種做法的好處不多，不足之處是引水隧洞長，條數(shù)多，又彎又曲，無法使用現(xiàn)代洞挖高效率機械反孔鉆機施工，通常引水隧洞和地下廠房所用的工期就是整個電廠工期，建成后每年采光、通風耗電量大，因此工期與重力壩接近，比如，廣西的巖灘和天生橋一級電站工期都是10年。國內(nèi)有一些針對傳統(tǒng)堤壩式水電站進行的局部改進，如重慶交通大學申請的專利號為CN201010142467. I的“水電站岸坡消能結構”，中國水電顧問集團華東勘測設計研究院申請的專利號為CN201010146081. 8的“水電站岸邊式廠房上游墻的排水結構及其施工方法”、申請?zhí)枮镃N200910099197. 8的“一種廠房與大壩連接界面結構及施工工藝”，中國水利水電第七工程局有限公司申請的CN200910059497. 3“水電站地下廠房巖壁梁開挖鋼管鉆孔樣架及施工方法”等等，只是針對水電站已有整體結構的局部改善，并未能從根本上解決基礎建設投資大，施工周期長的問題。除此之外，傳統(tǒng)水電站建設期間產(chǎn)生的工程物料也難以處理，據(jù)統(tǒng)計，堤壩式水電站基礎建設開挖出來的石渣每千瓦平均為10m3，導致大量開挖出來的石渣難找地方堆放，造成投資巨大浪費，工期延長，嚴重破壞生態(tài)環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容[0007]本實用新型提供一種新型的投資少、工期短的水電站布局結構，解決目前水電站基礎建設投資大、施工周期長的問題。本實用新型廠壩分離式水電站的布局結構包括廠房、泄洪閘和船閘等建筑主體結構，主河床上設置有壩體，廠房、泄洪閘和船閘設置在主河床壩體兩側(cè)山體上，其中泄洪閘和廠房設置在壩體后邊一側(cè)山體，船閘設置在壩體另一側(cè)山體，泄洪閘、廠房與所在山體之間沿河流方向開挖有延長水庫，該延長水庫水面與大壩上游水面持平，并與泄洪閘和廠房接觸；廠房和泄洪閘所在山體開鑿的高度根據(jù)水庫設計上游水位確定，在該高度上開鑿剖面呈“凹”字型山體，山體凹口位置開挖低于上游水位的大型引水渠作為延長水庫，山體凹口靠近河床一側(cè)的凸起部分順河流方向依次設置泄洪閘和廠房。升壓變電站設置在廠房上方的山體上，廠房內(nèi)部的發(fā)電機組順河流方向一字排開，山體上開挖的延長水庫深度有10-30米。船閘所在的一側(cè)山體內(nèi) 開鑿導流渠，導流渠中間部分擴建成船閘。本實用新型把發(fā)電廠房、泄洪閘的船閘三大建筑搬離主河床以及主河床壩體，根本性改變了傳統(tǒng)發(fā)電站的布局結構。在這種布置下，泄洪閘建在岸上從而可常年施工；船閘建在山體內(nèi)，也可提前配合導流洞，提前于截流前施工；廠房的水下部分，由于只需開挖出出水道部分及水輪發(fā)電機高程以下部分，這部分需要不到一年即可建成，按此計算，一個大型水電站可在兩個枯水季節(jié)完成，并可安裝機組發(fā)電。由于三大建筑物可同時建設，互不干擾，工期則減一大半，投資額也減一大半，同時三大建筑物開挖出來的石洛可用來建壩，解決了基礎建設產(chǎn)生的物料堆放問題。
圖I是本實用新型的水電站布局結構示意圖。壩體一I ;山體一2 ;延長水庫一3 ;泄洪閘一4 ;升壓變電站一5 ;引水隧道一6 ;廠房一7 ;發(fā)電機組一8 ;船閘——9
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型的水電站布局結構包括廠房7、泄洪閘4和船閘9等建筑主體結構，主河床上設置有壩體1，廠房、泄洪閘和船閘設置在主河床壩體兩側(cè)山體上，其中泄洪閘4和廠房7設置在壩體后邊一側(cè)山體2，船閘9設置在壩體另一側(cè)山體，泄洪閘、廠房與所在山體之間沿河流方向開挖有延長水庫3，即在大壩的一側(cè)岸上挖出一道大引水渠道作為延長水庫3，利用該延長水庫把水庫水面引到大壩下游，在延長水庫靠河一側(cè)順河流向布置溢洪道及廠房，水流方向見箭頭所示，順河流方向依次設置壩體、泄洪閘和廠房，升壓變電站5設置在廠房7上方的山體2上，廠房內(nèi)部的發(fā)電機組8順河流方向一字排開，廠房內(nèi)的引水隧道6將延長水庫3的水引流到發(fā)電機組，另一側(cè)山體的導流洞貫通船閘并且都設置在山體內(nèi)。為了實現(xiàn)上述水電站布局結構，泄洪閘、廠房施工方法如下(I)首先根據(jù)水庫設計上游水位確定大壩邊上山體開鑿高度；(2)在該高度上開鑿剖面呈“凹”字型山體；(3)山體凹口位置開挖低于上游水位的大型引水渠作為延長水庫；[0018](4)山體靠近河流一側(cè)的突起部分順水流方向依次建造泄洪閘、廠房。采用上述泄洪閘施工方法的泄洪道底部的砼很薄，陡坡段往往是堅硬巖石，不需接砼護坡，工程量小，消能簡單，而且由于渠道往往有20-30m深，在渠一側(cè)用反井鉆機開挖廠房進水管，又直又短又高效，半年左右就挖完，水頭損失也小。采用上述廠房施工方法的廠房可做成半埋式廠房，原來巨大的隧洞和地下廠房巖石開挖由洞挖變成明挖，把廠房從地下轉(zhuǎn)到地面上來，采光、通風等問題就容易解決了。同時可以在對面山體上開展船閘施工，首先在山體上開鑿導流洞，該導流洞可以在截流前施工，之后根據(jù)需求在山體內(nèi)對導流洞擴大進行船閘建造，即利用導流隧洞的中間部位擴大尺寸作為閘室，先期作導流洞，后期做為船閘；如果地形條件許可，山體也可以開挖成敞開式導流渠和船閘。壩體材料主要用整個基礎工程開挖出來的石渣，以及附近岸邊的風 化石、砂礫或土料作壩體材料，就地取材，既節(jié)省了費用又節(jié)省了工時。傳統(tǒng)船閘一般建在河床的邊上，開敞式開挖，適用水頭35m以下，閘室兩側(cè)做成梯形，肥厚砼基礎開挖又深，投資大。比如廣西大化電廠發(fā)電后16年才建船閘，過船能力僅為500噸，投資2億元；長州電站建后兩年又擴建船閘，耗資30億元，三峽電站IlOm水頭，需建5級船閘，耗資上百億元，投資大工期長的原因是把整體基礎挖完，建起肥厚的鋼筋砼結構。實施例I :世界聞名的三峽水電站，基礎開挖方量為10259萬m3，如果按高寬各Im繞地球擺放，可繞地球2. 5圈，石渣難找地方堆放，又無用，破壞環(huán)境，如果采用本發(fā)明的布局結構及施工方法，僅需用10%的廢棄石渣建壩和全電站鋼筋砼總量的3-6%即可建成同等規(guī)模大壩，投資大幅度減少，工期大幅度縮短。實施例2 :廣西巖灘水電站，設計采用砼重力壩，壩高100m，長700m，輝綠巖基礎，裝機121萬千瓦，工期10年，基礎開挖1017萬m3，砼方量342萬m3，石渣堆滿四周。如果采用本發(fā)明的布局結構及施工方法，僅用其廢棄石渣一半和鋼筋砼總量的6%即可成大壩。實施例3 :目前國內(nèi)最先進的天生橋一級水電站，采用砼面板堆石壩，壩高178m，裝機容量120萬千瓦，與巖灘相同，也在同一時期建設，鋼筋砼用量137萬m3，每千瓦鋼筋砼用量I. 14m3,實際千瓦造價8500元，相當于巖灘3000元的2. 83倍，工期也同樣用10年，如
果采用本發(fā)明的布局結構及施工方法，投資和工期將大幅度減少。
權利要求1.一種廠壩分離式水電站，包括廠房(7)、泄洪閘(4)和船閘(9)等建筑主體結構，主河床上設置有壩體(I)，其特征在于所述廠房、泄洪閘和船閘設置在主河床壩體兩側(cè)山體上，其中泄洪閘(4)和廠房(7)設置在壩體后邊一側(cè)山體(2)，船閘(9)設置在壩體另一側(cè)山體，泄洪閘、廠房與所在山體之間沿河流方向開挖有延長水庫(3)，該延長水庫水面與大壩上游水面持平，并與泄洪閘和廠房接觸。
2.根據(jù)權利要求I所述的水電站，其特征在于廠房和泄洪閘所在山體(2)開鑿的高度根據(jù)水庫設計上游水位確定，在該高度上開鑿剖面呈“凹”字型山體，山體凹口位置開挖低于上游水位的大型引水渠作為延長水庫(3)，山體凹口靠近河床一側(cè)的凸起部分順河流方向依次設置泄洪閘和廠房。
3.根據(jù)權利要求I所述的水電站，其特征在于升壓變電站(5)設置在廠房(7)上方的山體⑵上。
4.根據(jù)權利要求1-3任一所述的水電站，其特征在于廠房內(nèi)部的發(fā)電機組(8)順河流方向一字排開。
5.根據(jù)權利要求I或2所述的水電站，其特征在于山體上開挖的延長水庫(3)深度有10-30米。
6.根據(jù)權利要求I所述的水電站，其特征在于船閘所在的一側(cè)山體內(nèi)開鑿有導流渠。
7.根據(jù)權利要求I所述的水電站，其特征在于導流渠中間部分擴建成船閘。
專利摘要本實用新型廠壩分離式水電站涉及一種水電站布局結構，適用于施工期限短、投資少的水電站，其中的泄洪閘和廠房設置在壩體后邊一側(cè)山體，船閘設置在壩體另一側(cè)山體，泄洪閘、廠房與所在山體之間沿河流方向開挖有延長水庫，該延長水庫水面與大壩上游水面持平，廠房和泄洪閘所在山體開鑿的高度根據(jù)水庫設計上游水位確定，在該高度上開鑿剖面呈“凹”字型山體，山體凹口位置開挖低于上游水位的大型引水渠作為延長水庫，山體凹口靠近河床一側(cè)的凸起部分順河流方向依次設置泄洪閘和廠房，另一側(cè)山體開鑿導流渠，并擴建成船閘，由于三大建筑物可同時建設，工期和投資額也減少很多，解決目前水電站基礎建設投資大、施工周期長的問題。
文檔編號E02B9/00GK202440804SQ20122000813
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權日2012年1月10日
發(fā)明者盧嬋江, 盧現(xiàn)立, 盧鋒, 楊綠峰 申請人:盧現(xiàn)立